1、 - 1 - 敬请参阅最后一页特别声明 市场数据市场数据( (人民币）人民币） 市场优化平均市盈率 18.90 国金半导体设备材料指数 14090 沪深 300 指数 4921 上证指数 3618 深证成指 14710 中小板综指 14199 半导体半导体设备设备行业行业: : 下游资本开支高峰期下游资本开支高峰期, ,国产化率加速提升国产化率加速提升 行业观点行业观点 半导体行业景气度持续，晶圆厂资本开支进入高峰期：半导体行业景气度持续，晶圆厂资本开支进入高峰期：半导体行业自 2019年下半年开启景气度向上周期，2020 年下半年产能紧缺，叠加中长期自动驾驶、AI、HPC 的强劲需求，晶圆厂
2、产能大幅扩张。根据 SEMI，预计 2021年设备全球销售额将达 1030 亿美元同比增长 45%，2022 年同比增长 11%。目前全球主要半导体企业纷纷上调资本开支，拉动半导体设备需求。根据Gartner，2021 年全球芯片制造业资本支出将达到 1460 亿美元，同比增长30%。台积电 2021 年初指引未来 3 年 1000 亿美元高强度资本开支，我们认为甚至有机会调高，半导体设备环节率先受益。 我们测算我们测算大陆大陆内资晶圆厂内资晶圆厂 1 12 2/ /8 8 英寸潜在英寸潜在扩产扩产产能产能 1 12020/4/42 2 万片万片/ /月月，预计，预计2 202021 1- -
3、2323 年年对应设备需求增速对应设备需求增速 61%/25%61%/25%/ /6%6%。我们根据公司公告及官网等公开信息统计，中国大陆 12 英寸晶圆厂规划目标产能 190 万片/月，未来潜在扩产产能 120 万片/月，预计 2022-23 年新增产能 34.5/37.5 万片/月，同比增长 29%/9%。8 英寸规划目标 137 万片/月，潜在产能 42 万片/月，预计 2022-23 年分别新增 21.5/11 万片/月。根据各条产线不同制程对应不同的资本开支，我们测算 2021-23 年 12 英寸大陆内资晶圆厂资本开支1103/1392/1572 亿元，8 英寸 150/172/8
4、8 亿元。一般资本开支的 80%用于设备购 置，我 们预计 2021-23 年 大陆内 资晶 圆厂所 需设 备规模为1002/1251/1328 亿元，同比增长 61%/25%/6%。 国产半导体前道设备国产半导体前道设备 2 2020020 年在国内占比仅年在国内占比仅 7%7%，国产渗透率持续提升。，国产渗透率持续提升。根据芯谋研究，2020 年中国晶圆厂设备采购来自美国的设备占比超过 50%，日本 17%，荷兰 16%，中国 7%。从国际招标网中我们统计长江存储、华力微、华虹无锡 3 家晶圆厂从 2016 年至 2021 年 11 月底公开发布的相关招标中标公告，设备国产化率（按照数量占
5、比）分别为 16%/15%/13%。国产厂商的招标数量的渗透率在逐年提升，长江存储从 2017 年的 5%提升到2021 年接近 20%。分设备类型来看，去胶、清洗、热处理、刻蚀、化学机械抛光领域国产化率均可达到 20%以上，而薄膜沉积、过程控制、离子注入、光刻机等国产化率较低。 设备产业横向与纵向持续发展设备产业横向与纵向持续发展，半导体设备零部件国产化率有望提升。，半导体设备零部件国产化率有望提升。设备国产化一方面从原来单一替换验证周期长到现在在制造、设计以及设备等方面全环节合作；另一方面设备厂商正积极管理供应链推进零部件国产化，国产零部件也因此获得机会快速成长，建议关注万业企业、新莱应材
6、、江丰电子等零部件相关厂商。 投资建议投资建议 推荐标的：推荐标的：北方华创北方华创国内半导体设备平台龙头，ICP 刻蚀/PVD/热处理/清洗设备、中微公司中微公司CCP 刻蚀及 MOCVD 龙头，拓展 CVD/量测设备、盛盛美上海美上海清洗设备龙头,拓展电镀/湿法封装及炉管设备、至纯科技至纯科技高纯工艺系统&清洗设备、华峰测控、华峰测控后道测试机。 风险提示风险提示 半导体下游景气度持续性不及预期；零部件进口受到贸易摩擦影响；中美关系影响，美国进一步加强国内晶圆厂的制裁；本土设备厂商技术突破不及预期。 652384644420
7、国金行业 沪深300 2021 年年 12 月月 27 日日 创新技术与企业服务研究中心 半导体设备材料行业研究 买入（首次评级） 行业深度研究行业深度研究 证券研究报告 行业深度研究 - 2 - 敬请参阅最后一页特别声明 内容目录内容目录 一、全球半导体设备市场景气度持续，增速边际减缓 . 4 1、全球半导体设备市场 2021-22 年增长 45%/11% . 4 2、技术升级带来半导体设备需求快速提升 . 6 二、国内晶圆厂进入资本开支高峰期 . 8 1、全球 2022 年新建 10 座晶圆厂，台积电/英特尔大幅提升资本开支 . 8 2、国内晶圆厂进入资本开支高峰期，
8、为国产设备厂商提供巨大市场空间 . 9 3、预计 2022 年国内内资晶圆厂设备需求规模增长 25% . 10 三、国产替代加速，国产厂商迎历史性机遇 . 12 1、半导体设备为晶圆制造基石，中国大陆积累薄弱 . 12 2、测算长存、华虹等 3 座晶圆厂设备国产化率 15% 左右，渗透率不断提升 . 13 四、供应链国产化加速，关注半导体设备零部件 . 15 五、投资建议 . 18 六、风险提示 . 19 图表目录图表目录 图表 1：全球半导体设备 2021 年 1-9 月市场规模为 752 亿美元，同比增长45.5%，中国大陆占比 28.5% .4 图表 2：北美半导体设备出货额 2021
9、年 1-10 月同比增长 43.5%，屡创月度新高 .4 图表 3：日本半导体设备出货额 2021 年 1-10 月同比增长 30%.4 图表 4：2021 年全年设备销售额预计增长 45%，2022 年增速 11% .5 图表 5 ：foundry/logic、DRAM、NAND 设 备市 场预 计将 在 2021 年增长50%/52%/24% .5 图表 6：集成电路侧剖图，分前段晶体管制作和后段布线工艺.6 图表 7：晶体管结构从平面晶体管到 FinFET，再到 GAA .7 图表 8：随着制程节点的不断缩小，资本开支投入大幅上升 .7 图表 9：2022 年全球新建 10 座晶圆厂.8
10、 图表 10：全球主要半导体代工厂及 IDM 厂纷纷上调资本开支 .8 图表 11：12 英寸晶圆厂 120 万片潜在扩产需求.9 图表 12：8 英寸晶圆厂 42 万片/月潜在扩产需求 .10 图表 13：预计 2022 年国内内资晶圆厂设备需求规模增长 25%. 11 图表 14：半导体产业链各个环节不同国家和地区的研发投入、资本开支对比 （2019 年） .12 图表 15：2020 年中国大陆设备采购情况：国产设备占比约 7%，美国占 52%.13 图表 16：全球排名前五设备厂商客户区域分布，中国大陆占比位列第一 .13 图表 17：国内部分半导体设备厂商情况 .14 nMtNsQq
11、OsOxPnPtQwPxPwPaQ8Q9PmOqQmOnMfQnMtRfQnPzR9PpPxOuOmRnOxNtQnQ行业深度研究 - 3 - 敬请参阅最后一页特别声明 图表 18： 国产设备渗透率上升趋势 .14 图表 19： 薄膜沉积、过程控制、离子注入、光刻机等国产化率较低 .14 图表 20：屹唐股份原材料类别及占比 .15 图表 21：零部件可以分为五大类：真空控制类、电源和射频控制类、传送装置类、流体控制类及其他 .15 图表 22：2020 年全球半导体零部件领军供应商前十.16 图表 23：半导体设备零部件中国产化率超过 10%的有 Quartz 成品、Shower head、
12、Edge ring 等少数几类.17 图表 24：国产半导体设备厂商 PS 对比.18 图表 25：国产半导体设备厂商 PE 对比.18 行业深度研究 - 4 - 敬请参阅最后一页特别声明 一、一、全球半导体设备市场景气度持续，增速边际减缓全球半导体设备市场景气度持续，增速边际减缓 1 1、全球半导体设备市场全球半导体设备市场 20212021- -2222 年增长年增长 45%/11%45%/11% 2 2021021 年年 1 1- -9 9 月全球设备月全球设备市场市场规模为规模为 7 75252 亿美元，超过去年全年规模，同比亿美元，超过去年全年规模，同比增长增长 4 45.55.5%
13、 %，全年预计，全年预计 1 1030030 亿美元。亿美元。根据 SEMI 数据，2020 年全球半导体设备销售额达 712 亿美元，其中前道设备市场占比 86%为 612 亿美元。2019 年半导体行业进入下行周期，半导体设备市场也有所下降。2020 年由于芯片供给紧张，全球晶圆厂商加大资本开支扩建产能，半导体行业重新进入上行周期。2021 年前三季度中国大陆市场规模为 215 亿美元，同比增长 57%，占比提升至 29%，为全球第一大市场。 图表图表 1 1：全球半导体设备全球半导体设备 2 202021 1 年年 1 1- -9 9 月月市场规模为市场规模为 7 75252 亿亿美美元
14、元，同比增长，同比增长 4 45.55.5% %，中国大陆占比，中国大陆占比 28.528.5% % 来源：SEMI，国金证券研究所 北美和日本的半导体出货量占据全球市场的北美和日本的半导体出货量占据全球市场的 6868% %，2 2021021 年以来，北美和日年以来，北美和日本设备出货额屡创月度新高。本设备出货额屡创月度新高。根据 SEMI 数据，2021 年 1-10 月，北美半导体设备出货额为 351 亿美元，同比增长 43.5%；日本的半导体设备出货额为 229 亿美元，同比增长 30%。 图表图表 2 2：北美半导体设备出货额北美半导体设备出货额 2 2021021 年年 1 1-
15、 -1010 月同比增长月同比增长4 43.53.5% % 图表图表 3 3：日本半导体设备出货额日本半导体设备出货额 2 2021021 年年 1 1- -1010 月同比增长月同比增长3 30 0% % 来源：SEMI，国金证券研究所 来源：SEMI，国金证券研究所（日元兑美元汇率为当月平均汇率） 0%5%10%15%20%25%30%00500600700800中国大陆半导体设备销售额（亿美元，左轴） 全球半导体设备销售额（亿美元，左轴） 中国大陆占比（右轴） -40%-20%0%20%40%60%80%100%0554045北美半导体设备制造
16、商出货额（亿美元） 同比增速 -40%-20%0%20%40%60%80%051015202530日本半导体设备出货额（亿美元） 同比增速 行业深度研究 - 5 - 敬请参阅最后一页特别声明 2 2021021 年全年设备销售额预计增长年全年设备销售额预计增长 4 45 5% %，2 2022022 年增速年增速 1 11%1%。根据 SEMI 最新预测，预计 2021 年原始设备制造商的半导体制造设备全球销售总额将达到1030 亿美元的新高，比 2020 年的 712 亿美元的历史记录增长 45%，2022年全球半导体制造设备市场总额将扩大到 1140 亿美元，同比增长 11%。前端晶圆制造
17、半导体设备预计将在 2021 年扩大 44%达到 880 亿美元的新记录，2022 年将增长 12.4%达到约 990 亿美元，2023 年预计将略微降低 0.5%至984 亿美元。 Foundry 和 logic 的设备需求占晶圆厂设备销售总额的一半以上，2021 年同比增长 50%达到 493 亿美元，2022 年将持续增长 17%。DRAM/NAND 设备市场预计将在 2021 年飙升 52%/24%，分别达到 151 亿/192 亿美元，2022 年预计增长 1%/8%，2023 年出现下降。 图表图表 4 4：20212021 年全年设备销售额预计增长年全年设备销售额预计增长 45%
18、45%，20222022 年增速年增速 11%11% 来源：SEMI，国金证券研究所 图表图表 5 5：foundryfoundry/ /logiclogic、DRAMDRAM、NANDNAND 设备市场预计将在设备市场预计将在 20212021 年增长年增长 5 50 0% %/ /52%/24%52%/24% 来源：SEMI，国金证券研究所 20202021E2022E2023E测试设备 60.177.981.779.9封装设备 38.569.972.970.4晶圆制造设备 612880.1988.8983.902004006008001,0001,2001,400晶圆制造设备 封装设备
19、测试设备 20202021E2022E2023EOther29445357DRAM99151153150NAND0Foundry/logic32949357757702004006008001,0001,200Foundry/logicNANDDRAMOther行业深度研究 - 6 - 敬请参阅最后一页特别声明 2 2、技术升级带来半导体设备、技术升级带来半导体设备需求需求快速提升快速提升 大规模集成电路是平面工艺层层制备起来的，前段(front end of line，FEOL)工艺在硅衬底上制作 N 型和 P 型场效应晶体管，后段工艺(back end of line
20、，BEOL)则建立若干层的导电金属线，不同的金属线之间用柱状金属进行相连。FEOL 中的关键光刻层是 FIN 和栅极(gate)。BEOL 的关键光刻层是 V0/M1/V1/M2，其中 V0/V1 是通孔层，M1/M2 是金属层，对光刻、刻蚀的精度要求较高。 图表图表 6 6：集成电路侧剖图，分前段晶体管集成电路侧剖图，分前段晶体管制作制作和后段布线工艺和后段布线工艺 来源：CSDN，国金证券研究所 随着晶体管结构从平面晶体管到随着晶体管结构从平面晶体管到 FinFETFinFET，再到，再到 GAAGAA，集成电路制程持续发，集成电路制程持续发展展，制造成本呈指数级上升趋势，制造成本呈指数级
21、上升趋势。平面晶体管制程技术发展到 22nm 以下后开始遇到源极漏极间距过近的瓶颈，英特尔在 2011 年率先转向 22nm FinFET。FinFET 的立体构造将漏极和源极由水平改为垂直，沟道被栅极三面环绕，增厚绝缘层、增加接触面积。随着深宽比不断拉高，FinFET 逼近物理极限，为了制造出密度更高的芯片，环绕式栅极晶体管（GAAFET，Gate-All-Ground FET）成为新的技术选择。 集成电路制程越先进，产线投资规模越高。集成电路制程越先进，产线投资规模越高。当技术节点向 5 纳米甚至更小的方向升级时，集成电路的制造需要采用昂贵的极紫外光刻机（EUV） ，或多重模板工艺（重复多
22、次刻蚀及薄膜沉积工序以实现更小的线宽） ，需要投入更多且更先进的光刻机、刻蚀设备和薄膜沉积设备。根据 IBS 统计，随着技术节点的不断缩小，集成电路制造的设备投入呈大幅上升的趋势，以 5 nm 技术节点为例，1 万片/月产能的建设需要超过 30 亿美元的资本开支投入，是 14nm 的两倍以上，28 nm 的四倍左右。 存储方面，目前 DRAM 1x/1y 纳米制程已成熟，国际龙头在重点发展 1Z/1，并开始逐步导入 EUV 及 HKMG 以缩小线宽及加强外围电路性能。三星 1Znm 率先导入 EUV ， 2021 年进入 1nm 技术新阶段。3D NAND 堆栈层数越多，容量越大，存储密度越高
23、。2021 年，各先进大厂进入 192 层以上制程，TechInsights 预计到 2023 年将会达到 300 层以上。随着 3D NAND 层数不断堆叠，设备投资金额持续增加。 行业深度研究 - 7 - 敬请参阅最后一页特别声明 图表图表 7 7：晶体管结构从平面晶体管到晶体管结构从平面晶体管到 FinFETFinFET，再到，再到 GAAGAA 来源：SEMI，IC insight，国金证券研究所整理 图表图表 8 8：随着制程节点的不断缩小，资本开支投入大幅上升随着制程节点的不断缩小，资本开支投入大幅上升 来源：中芯国际招股书，IBS，国金证券研究所 055每万
24、片/月产能对应资本开支（亿美元） 行业深度研究 - 8 - 敬请参阅最后一页特别声明 二二、国内晶圆厂进入资本开支高峰期国内晶圆厂进入资本开支高峰期 1 1、全球、全球 2 2022022 年新建年新建 1 10 0 座座晶圆厂晶圆厂，台积电，台积电/ /英特尔大幅提升资本开支英特尔大幅提升资本开支 2 2022022 年全球新建年全球新建 1 10 0 座晶圆厂，未来在建的座晶圆厂，未来在建的 2 29 9 座晶圆厂设备支出预计超过座晶圆厂设备支出预计超过1 1400400 亿美元。亿美元。根据 2021 年 6 月 SEMI 发布的世界晶圆厂预测报告 ，全球半导体制造商将在 2020 年年
25、底前开始建设 19 座新的高产能晶圆厂，并在 2022 年再开工建设 10 座，以满足市场对芯片的加速需求。未来 5 年这29 座晶圆厂的设备支出预计将超过 1400 亿美元。中国大陆和中国台湾地区将在新晶圆厂建设方面处于领先地位，各有 8 个。这 29 座晶圆厂每月可生产多达 260 万片晶圆(8 英寸等效)。 图表图表 9 9：20222022 年全球新建年全球新建 1010 座晶圆厂座晶圆厂 来源：SEMI，国金证券研究所 全球主要半导体企业纷纷上调资本开支，拉动半导体设备需求。全球主要半导体企业纷纷上调资本开支，拉动半导体设备需求。根据Gartner 的估计，2021 年全球芯片制造业
26、资本支出将达到 1460 亿美元，较2020 年增长约 30%。其中，台积电、三星电子以及英特尔三大巨头资本开支合计就占了整体产业资本开支的 60%。三星 2021 年预计投资 35 万亿韩元（约合 295 亿美元） ；台积电从 2020 年 170 亿美金增长到 2021 年 300亿美金，2021-23 年预计投资 1000 亿美元；中国大陆资本开支最高的中芯国际 2020 年 57 亿美元， 2021 年资本维持高位 43 亿美金（大部分用于扩成熟制程） 。 图表图表 1010：全球主要半导体代工厂及全球主要半导体代工厂及 IDMIDM 厂纷纷上调资本开支厂纷纷上调资本开支 来源：各公司
27、官网，Bloomberg，wind，国金证券研究所 0500300350三星 台积电 Intel海力士 美光 中芯国际 行业深度研究 - 9 - 敬请参阅最后一页特别声明 2 2、国内晶圆厂进入资本开支高峰期，为国产设备厂商提供巨大市场空间国内晶圆厂进入资本开支高峰期，为国产设备厂商提供巨大市场空间 国内国内的中芯国际、长江存储、长鑫存储、华虹集团等的中芯国际、长江存储、长鑫存储、华虹集团等厂商厂商在在陆续陆续进入加速进入加速扩产期，扩产期，产能快速增长，资本开支快速提升，产能快速增长，资本开支快速提升，为设备厂商带来了巨大的订为设备厂商带来了巨大的订单机会。单机会。我们
28、根据公开信息统计，目前中国大陆地区的晶圆代工厂、IDM 厂等的 12 英寸目前规划建成产能约 190 万片/月，2021 年底已达产的产能约 70 万片/月，占比约 37%，未来潜在扩产产能为 120 万片/月。8 英寸规划产能约 137 万片/月，其中 2021 年底已达产的产能约 95 万片/月，占比约 69%，潜在扩产产能为 42 万片/月。 1212 英寸英寸晶圆厂：晶圆厂：120120 万片潜在扩产需求万片潜在扩产需求。根据不完全统计，中国大陆 12 英寸晶圆厂总规划目标 190.5 万片/月，2020 年已实现产能 44 万片/月，2021 年合肥晶合、长江存储、华虹无锡大幅扩产，
29、均实现月 5 万片/月新增产能，中国大陆合计预计新增产能 26.8 万片/月，中芯国际在 2023 年开始产能有望开始大幅扩张；2021 年底实现 70 万片/月产能的建设，对应2022-2025 潜在产能 120 万片/月，预计 2022-2023 每年分别新增产能 34.5万片/月、37.5 万片/月，同比增长 29%、9%。 图表图表 1111：1212 英寸晶圆厂英寸晶圆厂 120120 万片潜在扩产需求万片潜在扩产需求 来源：各公司官网，各公司公告，国金证券研究所整理测算 行业深度研究 - 10 - 敬请参阅最后一页特别声明 8 8 英寸英寸晶圆厂：晶圆厂：4 42 2 万片万片/
30、/月潜在扩产需求月潜在扩产需求。中国大陆 8 英寸晶圆厂总规划目标 137 万片/月，2020 年已实现产能 76 万片/月，2021 年预计新增产能18.7 万片/月；对应 2022-2024 潜在产能 42 万片/月，预计 2022-2024 每年分别新增产能 21.5 万片/月、11 万片/月、9.5 万片/月。 图表图表 1212：8 8 英寸晶圆厂英寸晶圆厂 4242 万片万片/ /月潜在扩产需求月潜在扩产需求 来源：各公司官网，各公司公告，国金证券研究所整理测算 3 3、预计、预计 2 2022022 年年国内国内内资晶圆厂设备需求内资晶圆厂设备需求规模规模增长增长 2 25 5%
31、 % 我们根据国内 12 英寸和 8 英寸的新增产能，以及各条产线不同制程对应不同的资本开支计算，得到 2021-2023 年中国大陆内资晶圆厂的资本开支变化情况。对于 8 英寸产能而言，海辰半导体投资 14 亿美元释放 11.5 万片/月 8 英寸产能，假设 8 英寸晶圆厂投资成本为 1.2 亿美元（约 8 亿元人民币）/万片月产能。根据中芯国际招股说明书及 IBS，12 英寸 90nm-28nm 的投资成本为 4-8 亿美元（约 26-52 亿人民币）/万片月产能。我们测算2021-2023 年 12 英寸中国大陆内资晶圆厂资本开支分别为 1103/1392/1572亿元，8 英寸的资本开
32、支分别为 150/172/88 亿元。 一般的，资本开支中的 80%应用于设备购置，我们预计 2021-2023 年中国大陆内资晶圆厂所需设备的市场规模为 1002/1251/1328 亿元，同比增长61%、25%、6%。 行业深度研究 - 11 - 敬请参阅最后一页特别声明 图表图表 1313：预计预计 20222022 年国内内资晶圆厂设备需求规模增长年国内内资晶圆厂设备需求规模增长 25%25% 来源：国金证券研究所测算 0%10%20%30%40%50%60%70%80%90%100%02004006008001,0001,2001,4008英寸设备需求（亿元） 12英寸设备需求（亿元
33、） 合计同比增速 行业深度研究 - 12 - 敬请参阅最后一页特别声明 三、三、国产替代加速国产替代加速，国产厂商迎历史性机遇，国产厂商迎历史性机遇 1 1、半导体半导体设备为设备为晶圆晶圆制造基石，中国大陆积累薄弱制造基石，中国大陆积累薄弱 根据 SIA，对比半导体产业链各个环节的资本开支及研发投入情况，美国在研发最密集的产业环节中处于领先地位：例如 EDA 和核心 IP、芯片设计和制造设备。资本密集度更高的原材料和制造（包括晶圆制造以及组装、封装和测试）主要集中在亚洲。中国大陆在 EDA、核心 IP、存储器以及晶圆制造设备的投入占比远远落后于美国。在 2019 年，中国大陆半导体产业链投入
34、占全球比例 9%，远远低于我们的半导体需求端占全球 24%的比例。 图表图表 1414：半导体产业链各个环节不同国家和地区的半导体产业链各个环节不同国家和地区的研发投入、研发投入、资本开支对比资本开支对比 （2 2019019 年）年） 来源：SIA，BCG，国金证券研究所 注：DAODiscrete，analog and optoelectronics & sensors。 国产设备采购比例仍处于较低水平（国产设备采购比例仍处于较低水平（2020 2020 年占采购总额的年占采购总额的 7%7%） ，未来国产） ，未来国产设备发展空间广阔。设备发展空间广阔。目前中国大陆的设备市场主要被国际公
35、司垄断，根据芯谋研究，从 2020 年中国晶圆厂设备采购占比来看，来自美国采购的设备占比超过 50%，日本 17%，荷兰 16%，中国 7%，其他 7%。国际前五的半导体设备公司销售额占全球设备市场规模超过 70%，2020 年中国大陆在AMAT、Lam Research、TEL、KLA 下游客户分布中均占比最高。中国本土的半导体设备仍然占比较小，目前国内大概有将近 20 个半导体前端设备的公司，随着国内晶圆厂的扩产以及国产设备技术迭代，未来国产设备发展空间广阔。 行业深度研究 - 13 - 敬请参阅最后一页特别声明 图表图表 1515：2 2020020 年中国大陆设备采购情况：国产设备占比
36、约年中国大陆设备采购情况：国产设备占比约7%7%，美国占，美国占 5 52 2% % 来源：各公司公告，芯谋研究，国金证券研究所（单位：亿美元） 图表图表 1616：全球排名前五设备厂商客户区域分布全球排名前五设备厂商客户区域分布，中国大陆占比位列第一，中国大陆占比位列第一 AMAT ASML Lam Research TEL KLA 中国大陆 31.7% 中国台湾 33.8% 中国大陆 31.7% 中国大陆 22.7% 中国大陆 26.5% 中国台湾 23.0% 韩国 29.7% 韩国 23.0% 中国台湾 19.9% 中国台湾 24.2% 韩国 17.6% 中国大陆 16.6% 中国台湾
37、17.6% 韩国 18.7% 韩国 18.7% 日本 11.6% 美国 11.9% 日本 11.6% 日本 15.9% 美国 11.5% 美国 9.4% 日本 3.9% 东南亚 9.4% 美国 14.7% 日本 10.0% 欧洲 4.3% 欧洲 3.5% 美国 4.3% 欧洲 4.8% 欧洲 5.5% 东南亚 2.4% 东南亚 0.6% 欧洲 2.4% 东南亚 3.3% 东南亚 3.5% 来源：Bloomberg，各公司公告，国金证券研究所 2 2、测算长存、华虹等测算长存、华虹等 3 3 座晶圆厂设备国产化率座晶圆厂设备国产化率 15% 15% 左右，渗透率不断提升左右，渗透率不断提升 国内
38、在半导体设备各细分领域涌现出一批优秀公司，但与海外厂商相比技术实力与收入体量相差仍比较大。海外龙头公司利润 AMAT、Lam Research等均为平台型公司，国内厂商中北方华创、中微公司、盛美上海、万业企业等已陆续开始或已经实现横向平台化布局。 北方华创北方华创为国内规模最大、产品覆盖最广的半导体设备公司，在氧化扩散/热处理、PVD 、硅刻蚀和清洗机等均有布局，也已经实现国内主流晶圆厂导入，公司炉管和 PVD 设备具备较强的产品竞争力。 中微公司中微公司的 CCP 刻蚀机已经进入台积电 5nm 产线，为国内半导体设备技术领先龙头，在国内存储厂以及代工厂中占比超过 30%。此外公司已横向拓展化
39、学气相沉积和量测设备等市场。 盛美上海盛美上海在清洗设备方面通过自研技术解决了兆声波清洗的缺点，与国际龙头差异化竞争，争夺高端市场，同时横向拓展电镀、立式炉，以及先进封装湿法设备。 行业深度研究 - 14 - 敬请参阅最后一页特别声明 图表图表 1717：国内部分半导体设备厂商情况国内部分半导体设备厂商情况 公司公司 主要设备主要设备 国内相关产品国内相关产品空间（亿元）空间（亿元） 20202020 年半导体设备收年半导体设备收入（亿元）入（亿元） 20202020 年国年国内市占率内市占率 北方华创北方华创 ICP 刻蚀、PVD、氧化扩散、清洗机 295 20 6.8% 中微公司中微公司
40、CCP 刻蚀、ICP 刻蚀 204 15 7.4% 盛美上海盛美上海 清洗机、电镀、湿法封装、炉管等 150 10 6.4% 屹唐股份屹唐股份 去胶机、刻蚀机、热处理 275 23 (大陆 10 亿元） 3.6% 拓荆科技拓荆科技 CVD 153 4.4 2.9% 华海清科华海清科 化学机械抛光 51 3.9 7.6% 芯源微芯源微 涂胶显影、清洗设备 80 3.2 4.0% 至纯科技至纯科技 清洗设备 61 2.2 3.6% 精测电子精测电子 前道检测设备 122 0.6 0.5% 万业企业万业企业 离子注入机 31 0.2 0.6% 华峰测控华峰测控 后道测试机 58 4 6.9% 长川科
41、技长川科技 后道分选机、测试机 96 8 8.3% 来源：各公司招股书，公司公告，SEMI，国金证券研究所整理测算 从国际招标网中我们统计长江存储 、华力微、华虹无锡三家国内规模较大的新建晶圆厂从 2016 年至 2021 年 11 月底期间公开发布的相关招标中标公告。总体而言长江存储、华虹无锡、华力集成设备国产化率（按照设备台数占比）分别为 16%/15%/13%。国产厂商的招标数量的渗透率在逐年提升，以长江存储为例，从 2018 年的 5%提升到 2021 年接近 20%。 分设备类型来看，去胶、清洗、热处理、刻蚀、去胶、清洗、热处理、刻蚀、CMPCMP 化学机械抛光领域国化学机械抛光领域
42、国产化率均可达到产化率均可达到 20%20%以上，而薄膜沉积、过程控制、离子注入、光刻以上，而薄膜沉积、过程控制、离子注入、光刻机等机等国产化率国产化率较较低。低。在去胶领域，屹唐股份收购的 Mattson 公司是去胶领域细分龙头厂商，三家晶圆厂统计中数量占比超 70%；清洗领域盛美上海深耕多年，兆声波清洗技术独特，占据国内出货领先地位；氧化扩散/热处理领域北方华创出货较多；刻蚀领域中微公司、北方华创以及屹唐股份在刻蚀深耕多年。而国产化率尚低的领域均为技术壁垒较高环节，目前拓荆科技布局 PECVD，北方华创布局 PVD 领域，芯源微和上海微电子则在涂胶显影和光刻领域实现突破。 图表图表 181
43、8： 国产设备渗透率国产设备渗透率呈现呈现上升趋势上升趋势 图表图表 1919： 薄膜沉积、过程控制、离子注入、光刻机等国薄膜沉积、过程控制、离子注入、光刻机等国产化率较低产化率较低 来源：中国国际招标网，国金证券研究所整理（基于设备台数计算，2021 年度数据截止到 11 月底） 来源：中国国际招标网，国金证券研究所整理（基于设备台数计算，2021 年度数据截止到 11 月底） 0%5%10%15%20%25%30%长江存储 华虹无锡 华力微 0%10%20%30%40%50%60%70%80%国产设备数量占比 行业深度研究 - 15 - 敬请参阅最后一页特别声明 四、四、供应链国产化加速，
44、供应链国产化加速，关注关注半导体半导体设备零部件设备零部件 随着半导体设备的国产渗透随着半导体设备的国产渗透率率逐渐提升，逐渐提升，设备零部件重要性提升。设备零部件重要性提升。设备零部件的性能、质量和精度对设备的可靠性稳定性有很大影响，也是我国在半导体设备以及下游制造能力不断突破的关键要素。国内半导体零部件产业起步较晚，我国半导体零部件产业总体水平偏低，高端产品供给能力不足，产品可靠性、稳定性和一致性较差。美国制裁中国晶圆制造企业，部分中国设备厂商也不得不屈从于美国禁令，其根源还是在关键零部件上依赖美国。 按照典型集成电路设备腔体内部流程来分，零部件可以分为五大类：电源电源和射频控制类、气体输
45、送类、真空控制类、温度控制类、传送装置类。和射频控制类、气体输送类、真空控制类、温度控制类、传送装置类。按照半导体零部件的主要材料和使用功能来分，可以将其分为十二大类，包括硅/碳化硅件、石英件、陶瓷件、金属件、石墨件、塑料件、真空件、密封件、过滤部件、运动部件、电控部件以及其他部件。 图表图表 2020：屹唐股份原材料类别及占比屹唐股份原材料类别及占比 序序号号 原材料原材料 类别类别 主要零部件主要零部件 采购金采购金额占比额占比 1 机械类 腔体、框架、钣金、金属机加件、石英加工件、陶瓷加工件等 39.36% 2 电气类 射频电源，射频匹配器、电力分配箱、工业电脑、线束、加热器、控制模块、
46、电气元件等 20.38% 3 机电一体 硅片传输系统、硅片传输机械手、马达、驱动等 23.27% 4 气体输送系统类 气体控制柜、真空管路焊接等 8.03% 5 真空系统 泵、真空阀门、排气管路等 2.92% 6 传感器类 气体传感器、液体传感器、压力开关等 1.22% 7 气动系统 气动电磁阀、接头等 0.29% 8 仪器仪表 真空压力计、气体流量控制器、报警灯、光学仪表等 0.97% 9 其他 软件、手册、气体、过滤器、标签、料盒等 3.55% 来源：屹唐股份招股书，国金证券研究所（采购金额为 2021 年 1-6 月数据） 图表图表 2121：零部件可以分为五大类：真空控制类、电源和射频
47、控制类、传送装置零部件可以分为五大类：真空控制类、电源和射频控制类、传送装置类、流体控制类及其他类、流体控制类及其他 来源：VLSI，国金证券研究所 行业深度研究 - 16 - 敬请参阅最后一页特别声明 根据 VLSI 的数据，2020 年全球半导体零部件领军供应商前十中，包括蔡司 ZEISS（光学镜头） ，MKS 仪器（MFC、射频电源、真空产品） ，英国爱德华 Edwards（真空泵） ，Advanced Energy（射频电源） ，Horiba（MFC） ，VAT（真空阀件） ，Ichor（模块化气体输送系统以及其他组件） ，Ultra Clean Tech（密封系统） ，ASML（光学
48、部件）及 EBARA（干泵） 。 图表图表 2222：20202020 年全球半导体零部件领军供应商前十年全球半导体零部件领军供应商前十 来源：VLSI，国金证券研究所 对比对比海外龙头，海外龙头，国产设备零部件国产设备零部件中中电子电子/ /机械类产品的精度较低、材料加工机械类产品的精度较低、材料加工工艺要求不达标。工艺要求不达标。零部件中比较复杂的电子和机械产品，开发技术难度较大，精度要求高。例如 RF generator 直接关系到腔体中的等离子体浓度和均匀度，是 Etch、PECVD 等重要机台最关键的零部件之一，而国产 RF generator 主要的技术问题在于电源电压和频率等参数
49、尚不够稳定，较Advanced Energy 等国外企业有一定差距。此外，中国厂商强于机加工和成型，但往往无法解决材料和表面处理问题，因此发展受到基础的制约。 根据芯谋研究，中国晶圆制造厂商采购的设备零部件主要有石英（Quartz） 、射频发生器（RF Generator） 、各种泵（Pump）等，占零部件采购金额的比重达到或超过 10%。此外，各种阀门（Valve） 、吸盘（Chuck） 、反应腔喷淋头（Shower Head） 、边缘环（Edge Ring）等零部件的采购占比也比较高。国产化率超过 10%的有 Quartz 成品、Shower head、Edge ring 等少数几类，其余
50、的国产化程度都比较低，特别是 Valve、Gauge、O-ring 等几乎完全依赖进口。 国产设备厂商在快速推进供应国产设备厂商在快速推进供应链国产化。链国产化。根据屹唐股份招股书，公司干法去胶设备供应链本土化已处于试运行阶段，硅片传输系统、硅片传输机械手、气体控制柜等核心原材料已具备本土备选供应商，射频电源等核心原材料已具备日本备选供应商。公司预计将于 2021 年下半年完成干法去胶设备主要机型的关键本土备选零部件内部认证，2022 年分阶段实现国产零部件量产导入。同样干法刻蚀设备备选供应商原材料覆盖程度预计可达到较高比例。快速热处理设备主要机型的相关原材料供应主要来源于德国，供应链本土化工
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